80年代我国铝材氧化及着色技术的进展
80年代我国铝材氧化及着色技术的进展
朱祖芳
（北京有色金属研究总院）
80年代以来，我国分别从日本、意大利、法国和港台地区等多家公司引进了约80条建筑铝型材阳极氧化及着色生产线。随着引进工艺和技术的消化吸收、进口添加剂的国产化和工业化，我国铝材氧化着色工业的工艺和技术获得了迅速地提高和发展。这个在80年代初建立的工业，在设备、工艺控铡、操作水平、添加剂质量等方面，不同程度上已达到70-- 80年代国际先进水平。
国外是在60年代中期开始实现铝型材氧化着色工业化生产的。日本从1963年开始，建筑铝型材阳极氧化工业得到迅速发展，技术不断改进和提高，尤其以电解着色的研究和完善最为显著。在1976年前日本以每年24%的平均增长率发展，年产量超过了60万吨。80年代以来，产量已趋下降，生产能力过剩，技术进步也不显著，呈现一种停滞的局面。国际计算机联机文献检索表明，铝材阳极氧化文献发表高潮已经过去，1978年以后逐年下降，文献内容也从70年代中的电解着色转向图案着色、复合着色、三次电解着色以及功能膜开发。到80年代末，功能氧化膜开发更受注目，各种电解着色的研究也已衰退。因此，我国铝材氧化着色工业的发展和技术进步尽管迟于日、美、意等国15年左右，但当前的总体技术水准与国外差距并不太大。这是我国80年代大量引进铝型材氧化着色生产线、并随后实现工艺技术消化吸收和添加剂的国产化工业化的巨大成就。
80年代中期，由于建筑铝型材阳极氧化工业的迅速兴起，有关高校和科研机构纷纷从事添加剂研制，尤其是锡盐电解着色溶液的配方，当时有不下20个配方，技术市场比较混乱，不少工厂以为消化吸收引进生产线只是寻求“一纸配方”，大部分工厂由于引进速度过快，缺乏必要的技术准备和理论素养，难于吃透引进的工艺技术。针对上述情况，国家科委将“建筑铝型材表面处理工艺和氧化着色技术”列为“七五”科技重点攻关专题，并以招标方式下达任务，国内有13个联合体参加应标，显示出在这个领域中相当庞大的研究规模和蓬勃发展的形势。北京有色金属研究总院和华北铝加工厂联合中标，后邀请镇江铝加工厂改连日本提供的着色配方，邀请复旦大学、厦门大学和北京科技大学参加理论研究，又联合黄岩精细化学品厂从事添加剂国产化和工业化的研究，在国内第一次实现以进口添加剂国产化和消化吸收引进工艺为主攻目标，以意大利和法国引进线为对象的在铝型材氧化着色方面的全面、系统的研究和技术开发，取得了较好的经济、环保、学术和社会效益。湖南大学、武汉材料保护研究所和北京试剂研究所也都在添加剂国产化方面进行了不少有成效的工作．多数铝型材氧化着色生产线在消化吸收引进的工艺技术和添加剂工业化国产化方面取得明显的进步。目前，我国铝型材氧化着色的质量与国际先进水平的差距，主要表现在技术管理和质量控制等方面。10年来，这个领域的工业发展和技术进步已经改变了当初工艺技术十分落后的状况，迅速接近80年代的国际水平。
1 铝材氧化着色工艺技术的消化吸收
铝材氧化着色生产线流程包括脱脂、碱洗、酸洗（或中和），阳极氧化、电解着色和封孔。我国引进许多国家和多家公司的生产线，其流程大同小异，基本都包括上述工序，个别生产线在阳极氧化前加入化学抛光工序，在最后一道工序改变水合封孔为电泳涂漆。
1.1脱脂
脱脂目的在于去除油污和润湿表面，是保证均匀碱洗的关键，又能减轻对碱洗液的污染，由于铝型材系无润滑挤压的，表面油污不严重，因此，铝型材的脱脂属轻脱脂型．我国引进的生产线有两类脱脂剂：一类是碱性脱脂剂；一类是弱酸性脱脂剂。前者占大多数，后者只在某些日本引进线中使用。所以碱性脱脂剂较为普遍，效果也好。但碱性脱脂液的水平也各不相同。国内经过这几年实践，不少工厂已经改用硫酸或硝酸（浓度与酸洗工序相同，常温）脱脂，效果比较理想，尤其是硫酸脱脂，可以利甩阳极氧化槽的废液(即AI3+超过20 g/L)，降低生产成本，减少废液排放，受到国内广大工厂的欢迎。
1．2碱洗
碱洗的目的是去除铝材表面自然氧化膜和缺陷，又进一步去掉污迹。通常，在50～60 g/L的NaOH溶液中在50～60℃下进行。由于碱洗液中Ala+超过30 g/L后，会发生沉淀和结块，去除结块是一项繁重的体力劳动，又影响生产，因此，国外引进生产线也有两种类型碱洗槽：一类加入添加剂，使Al3+达到130—140 g/L时还不发生结块，由欧美引进的生产线大多如此。一类采取槽外沉淀回收，从日本引进的生产线倾向此方法。欧美称碱洗添加剂为长寿命添加剂，意为碱洗液随着铝的溶解不断积累铝离子，可以长期使用。而铝离子含量因溶入和带出的平衡，一般很难超过100g/L。因此，尽管碱洗液粘度很大，也不至于造成沉淀结块。这两种工艺在国内生产线上都存在，并非优劣之分，只是对于某一特定的设备系统，某一类工艺更为合适。
碱洗是阳极氧化前决定表面状态的关键工序。添加剂中往往考虑到降低铝耗和碱耗而加入缓蚀剂，但由此带来工件返工脱膜的困难。添加剂中又往往根据表面特殊状态的要求，加入光亮或无光的成份。
延长碱洗时间和提高碱洗温度，有利于形成砂面（麻面）。碱洗温度过高，碱液浓度太大会造成碱洗斑。国内有些工厂在碱洗槽上增设一个淋洗装置，使型材碱洗后及时清洗，并补充碱洗槽的高温水蒸发而流失的水分，不失为一个较理想的设计．
1.3酸洗（或中和）
又称出光，国外亦称除灰。目的在于除掉碱洗后残留在铝材表面的灰色物质。这是由于铝合金中铁、铜、锰，硅等元素在碱洗中形成的，在碱洗及随后的水洗中难于溶解除去。工业上常用硝酸(50% v/v)或硫酸(150～200 g/L)中和。硝酸出光效果好，也不会产生雪花状腐蚀，对铝合金的适应面较宽。而硫酸对于6063(LD31)铝合金的出光效果与硝酸相仿，还可利用阳极氧化槽液的铝离子超标的“废”液，又避免NO3污染阳极氧化槽液，环境保护也优于硝酸。因此，硫酸与硝酸孰优孰劣．也要根据生产情况而定，不可一言而蔽之。或者最多可以说,对于严格的6030合金，使用硫酸的技术经济综合效益较好。在硫酸中加入氧化剂，如硫酸和硝酸(5%)混合酸，加入H2O2或FeCI3等均可提高除灰效果。
1.4阳极氧化
硫酸直流阳极氧化是使用最广泛的方法。它的阳极氧化膜无色透明，可接受各种着色处理。成本较低，操作方便，封孔性能较好。我国引进的生产线，全部采用硫酸阳极氧化，浓度在150～200g/L（冷封孔时以150～170 g/L为宜），由日本引进的生产线浓度较低，其中有的还在硫酸中加入50 9／L的草酸，以提高膜的硬度和温度适应性。
当前大部分阳极氧化生产线（引进和自建）基本上采用直流电源，外加电压取电流密度为1．O～1.5 A/dm2时的电压（冷封孔时以1.0～1.3A/dm2为宜），一般在15～20 V，视铝合金种类和电解液电导而异。少数引进生产线采用单向脉冲电源，有日本的“慢”脉冲和意大利的“快”脉冲，前者脉冲持续时间为几十秒钟，后者每秒有三个脉冲．国外资料介绍，脉冲电源节电7%，省时30%。国内在建筑铝型材阳极氧化的实践中未显出明显优点。根据四家从意大利CISART引进的生产线统计，只有兰江铝型材联营厂还在使用，阳极氧化时间似乎可节约1/6，节电效果似难证实。某些厂在叠加脉冲后汇流排发生振动而无法使用，某些厂认为效果不明显而弃用。从建筑铝型材阳极氧化膜性能要求和阳极氧化工艺参数分析，直流电流已能满足要求。脉冲阳极氧化在硬质阳极氧化膜制备上可显示较明显的优点。北京有色金属研究总院仿制意大利进口的脉冲电流，已在兰江铝型材厂等厂使用。
硫酸阳极氧化的电解液中杂质允许量为：Al 20 g/L； Fe 2 g／L；Cu 0.02g/L；Cl(以NaCl计)0.02g/L。硫酸浓度和温度是需
要控制的两个参数，浓度最佳范围在165～200 g/L；温度宜在22C以下，不得高于25℃。
硫酸阳极氧化得到的多孔膜是随后着色和封孔的基础，着色不均，封孔质量不高有时需要从阳极氧化上寻找原因。阳极氧化槽液的硫酸浓度和温度过高会影响封孔质量。阳极氧化工艺参数变动也会影响着色的色泽深度，这些曾被忽视的工艺参数与产品质量的关系近年来已逐渐在工艺实践中被加深认识。
硫酸溶液中A13+含量控制在20 g/L以内，由国外引进的生产线有一种交换树脂柱，可适合于硫酸溶液中Al3+的去除，使用方便，操作简单，但我国没有同类产品出售。我国化工部四川富顺晨光化工研究院研制成此类离子交换1对脂，性能指标达到要求，但尚未在本行业中进行工业实践考验。
硫酸阳极氧化的温度控制必须低于22 ℃，并需要用机械搅拌来促进型材散热。加入30～50 g/L草酸可放宽温度3～5c。国内尚无常温阳极氧化的实例，意大利已有常温阳极氧化添加剂出售，商品名称MW-60。西北电讯工程学院提出交流阳极氧化和电解着色，据说交流氧化膜与直流氧化膜性能相当，其技术细节不清，工业推广情况不明。
1.5 电解着色
电解着色膜色凋均匀，控制简便，成本较低，封孔质量较好，已成为国内外建筑铝型材阳极氧化着色的首选工艺。电解着色的溶液有纯锡盐槽液、纯镍盐槽液和锡镍混合盐槽液，我国引进的生产线和自建生产线中90%以上是采用纯锡盐或锡镍盐槽液，纯镍盐槽液在国内和欧美应用较少，在日本相对多一些。
我国从日本轻金属株式会社引进了三条特殊波形纯镍盐电解着色生产线，利用波形改变可调节色泽深度。纯镍盐着色槽液不需要添加稳定剂，但需要采用特殊波形电源．从引进的生产线的实践分析，特殊波形电解着色在技术上还是先进的，着色均匀，调色容易，但经济上并不合理。首先是电源价格远高于交流着色的变压器，其次镍盐的浓度大大高于锡盐，价格也较高；镍盐槽液虽不用添加剂，但NiS04的纯度要求很高，尤其是特别控制Na+和K+的含量，槽液中Na+和K+含量<10ppm，致使NiSO4的成本大为提高。此外，Ni2+需要特殊环保处理。由于镍盐着色对杂质比较敏感，从化学药品和水质中带进的杂质，都会造成着色的障。因此，国内外的电解着色当前仍以纯锡盐和锡镍混合盐为主是不足为怪的了。诚然，锡盐之所以广泛应用，还是在利用添加剂解决了亚锡离子的稳定性后才实现和发展的。
锡盐电解着色是使用最广泛的一种方法。它的着色均匀性对杂质不敏感，着色电源比较简单，交流对称正弦波形。槽液的Sn2+浓度较低且无毒，这都是相对于镍盐所具有的优点。但是Sn2+不稳定，容易发生水解和氧化，致使溶液混浊，甚至失去着色能力。纯锡盐之所以成为工业着色方法，有赖于添加剂的成功。
锡镍盐槽液的着色工艺条件与纯锡盐相同，镍离子浓度不同，一般在2~30 g/L。国内外实验表明，锡镍盐中之镍离子并未被还原，膜孔中未检出镍的存在，但是镍离子似对锡盐的稳定性有作用，又会影响锡微粒的粒度和粒度分布，从而影响着色型材的色调。
电解着色，不论是纯锡盐（包括锡镍盐）还是纯镍盐，都是从香槟酒色到浅或深古铜色直至黑色，基本上可以满足建筑和门窗铝型材的色泽要求。我国尚有无机化合物化学染金色的工艺，其它多色化工艺尚未建立。国外已有所谓“复合着色”满足铝材多色化需要，70年代国外大量发表关于三次电解法利用光的干涉效应达到多色化目的的文献报道，实际上至今也未实现工业化。相反，报道迟、声势不大的复合着色已有产品问世。
1．6封孔
封孔质量是决定铝材氧化膜使用寿命的关键。国内外当前都采用沸水封孔（热封孔）和常温封孔（冷封孔）。从技术指标来看，冷热两种封孔方法均可满足国际标准检测的要求。从经济指标来看，美国冷封孔成本是热封孔的40%，意大利是60%，而我国燃料价格相对于先进工业国家为低廉。根据工厂提供的信息，当1吨煤价格达到200元时，冷封孔的成本才显示经济优势。
近年来，我国铝材氧化膜的封孔有转向冷封孔的趋势，主要由于以下原因：(1)热封孔很难达到磷铬酸检测指标；(2)热封孔对水质要求高，我国当前难于满足；(3)我国能源费用上涨，(4)热封孔后挂灰较普遍；(5)热封孔中水蒸汽大量蒸发（每班蒸发掉去离子水3～4吨），加快腐蚀，污染环境。冷封孔添加剂最早由意大利实现工业化的，日本和西德持怀疑和反对者不乏其人，近年来也开始使用。这在很大程度上是与冷封孔添加剂的完善和工艺控制的提高分不开的。国外在1987～1988年间，我国在1989~1990年间均发现，冷封孔槽液中F-的消耗高于添加剂的量，因此，改变冷封孔槽液只单纯控制Ni2+，而采取Ni2+ 和F-同时加以控制的新工艺，收到了很好的工业生产的质量效果。
热封孔工艺因素中，水质和温度非常重要，但又很难实现控制。如去离子水的阻抗值，国外要求在50×104 Ώ以上，即电导在2uS以下，而国内很难长期保持这个指标。冷封孔工艺主要控制pH值、Ni2+和F-含量，在工业上是完全可以实现的。
诚然，冷封孔的铝阳极氧化膜，其无色透明程度不如热封孔膜，冷封孔的型材干燥（尤其在某些季节）比较困难，封孔质量要在封孔处理24 h以后检测等等。这在工艺上要有一个适应过程。
在日本，电泳涂漆是一个常用的封孔方法。但在建筑门窗上使用还很难完全取代封孔处理，我国的电泳漆也不过关。因此，在很长一段时间内，我国仍会以热封孔或冷封孔为主要封孔方法。为了解决封孔质量和表面挂灰这一对矛盾，广东有色金属加工厂曾用“过封孔”再用“缓蚀的硝酸出光”，使封孔和外观质量都比较理想，但并未推广使用，估计由于浪费一定膜厚而又增加几道工序等原因，该厂自己现又改用冷封孔。
1．7水洗
每道工序之后都要进行水洗，这常在技术上被人忽视。为了保证外观质量、工艺稳定和延长槽液寿命，一定要在工艺控制上满足水洗的技术要求。如碱洗后水洗必须及时，有可能尽量先用热水洗再用冷水洗；酸洗（或中和）后水洗，如用硫酸中和，则水洗应及时，pH值宜高于4.0，以免出现f花状腐蚀；电解着色前宜加一道去离子水洗，以减少水洗带进的杂质等等。
2 添加剂的工业化和国产化
添加剂的采用和技术水平．一定程度上是工艺先进性和质量可靠的标志也是影响产品成本和环保水平的一个环节。我国在80年代后5年中，添加剂国产化取得了很大成就，从技术指标来看，基本上达到80年代国际同类产品的先进水平。80年代中期，我国建筑铝型材阳极氧化生产线发展迅速，当时由于对电解着色添加剂的迫切需要，促使了国内添加剂研究和试制的蓬勃发展，也不可避免地出现粗制滥造和良莠不分的现象，当时国内添加剂配方达几十种之多，经过这几年的工业实践和淘汰选择，比较有影响的有几家：北京有色金属研究总院研制、浙江黄岩精细化学品厂生产的BY系列添加剂；湖南大学研制、河南开封电镀化工厂生产的GKC系列添加剂；武汉材料保护研究所和北京化学试剂研究所研制生产的添加剂等。还有一些工厂自己研制或引进添加剂配方自己配制，某些地区由于人为原因，有些工厂愿意使用技术指标不高而成本不低的“自己配方”。对于不少分散使用的添加剂，更无法给予技术评价。
添加剂质量和水平高低，应从技术、经济、环保三方面去考察。技术和经济又互相依存折衷，从工业角度来看，最佳的添加剂并不一定是技术参数最先进的。换一种方式讲阳极氧化利润最高的就是工业上最佳的添加剂。利润高意味着添加剂使用寿命长，阳极氧化产品质量和成品率高，添加剂价格低，工业技术管理和控制方便，甚至包含环保处理简单等因素。
我国当前的铝型材氧化着色生产线大体有两类：一类是生产线各工序均采用添加剂（阳极氧化除外），从欧美引进的生产线大都如此，添加剂随引进生产线同时进口，国外对配方严格保密。另一类只在电解着色时采用添加剂，碱洗采用外循环沉淀，不加添加剂。封孔为沸水处理，不加添加剂。从日本和港台地区引进的生产线大都如此，而且常常在生产线引进的同时提供配方，在国内自行配制并对各组份分别加以分析控制。这两种方式都是可行的，在工艺和产品质量上往往要根据实际。情况判明优劣。
我国添加剂种类主要是长寿命碱洗剂、电解着色剂和冷封孔剂三种，脱脂剂在国内应用不广。我国对于冷封孔剂的研究、工艺控制和产品质量均已达到国际先进水平。
2.1 碱洗添加剂及相应工艺
众所周知，铝材通过碱腐蚀可去除氧化皮和表面划痕，同时碱液中铝离子自然会不断增加。当Al3+含量大于约30g/L后，开始出现氢氧化铝胶体，以后逐渐生成结块（在碱槽加热管附近的槽壁上尤为严重），必须加以清理。不仅影响了连续生产，而且造成非常恶劣的清理作业条件。
所谓“长寿命碱洗剂”就是添加剂使氢氧化铝沉淀不出现或少出现结块，或者即使产生也不是硬结块，而是松软沉淀，便于清理，改善劳动条件，达到长时间使用的目的。一般添加剂含有络合剂，抑制偏铝酸钠的水解，以多羟基有机酸钠盐效果为佳。此外，还含有表面活性剂和增粘剂，目的都是为了提高铝的溶解度，抑制氢氧化铝析出和结块。根据用户对铝型材表面的外观要求，还可加入增加光洁度或获得砂面的添加剂成份，为了降低铝耗和碱耗还可加入缓蚀剂等等。
加强和完善槽液管理也是非常重要的。碱含量和添加剂含量必须足够，长时间空气搅拌会降低偏铝酸钠稳定性而析出氢氧化铝，槽液冷却会使氢氧化铝沉积。注意到这些影响因素．也就可以延长碱洗槽的寿命。
2.2 电解着色及相应工艺
电解着色添加剂主要用在锡盐着色槽，包括锡镍盐着色槽，其主要目的在于防止和减轻亚锡离子的水解和氧化，从而延长槽液寿命，提高着色电解液的分布能力进而提高着色均匀性；并且要求添加剂工业控制和使用方法方便，添加剂各组分及反应产物无毒等。添加剂组分中的抗氧化剂、抗水解剂和络合剂是基本成分，早期添加剂中多用抗氧化剂的自身氧化代替亚锡的氧化，俗称“替死鬼”作用，而且以有机化合物为主，如硫酸联氨、抗坏血酸和甲酚磺酸等。诚然，使用有机还原（抗氧化）剂是稳定亚锡的有效方法，但这类化合物及其氧化产物往往有较大毒性，而且价格昂贵，后来开始采用无机还原剂，如亚铁、锡粉等，但作用有限。许多抗氧化作用可能与络合作用有关，这些络合物不仅阻止了亚锡的氧化，而且改变金属锡颗粒的沉积形态和粒度，提高着色的均匀性和改善色调。从对意、法、美、日等国添加剂成分的分析研究，归纳有以下几个特点和动向：(A)稳定剂中重视抗水解作用；(B)尽量选用无机化合物;(C)不用或少用毒性较大的有机化合物；(D)不盲目选用抗氧化性虽好但价格昂贵的组分；(E)添加剂成分及比例已经反复工业实践，不需单独控制；(F)槽液中添加剂成分浓度并不高。
从国外引进生产线，添加剂的加入有两种方式。日本生产线提供电解着色添加剂配方，用户自己配制，并分别分析成份加以控制。欧美生产线出售配制好的添加剂，与硫酸亚锡按照一定比例直接加入，添加剂成分不加分析，实行单组分添加剂总量控制。国内实践表明，后者工业控制容易，最近国内陆续有几条日本引进生产线也改用了单组分控制。
我国10年来已推出约20个电解着色配方，通过工业实践考验，可批量生产并正常操作者有五、六个。其槽液稳定性和着色均匀性已达到进口水平，工业控制水平和药品消耗也与进口相当，成本却大幅度下降，仅为进口价格的1/5～1/3，用国产添加剂生产的铝型材已销往国外和港澳地区。
电解着色添加剂的国产化和工业化已迈出坚实的步伐并取得很大成绩。根据我们粗略统计，继续采用进口添加剂约占型材产量的1/4以下，但在1990年5月南京“七五”攻关成果推广会上，对39个工厂调查表明，使用进口添加剂的厂家仍高达44%，而且基本上都从泰华施（北亚洲区）有限公司进口，该公司的市场经理深入我国各型材厂推销其添加剂。
2.3冷封孔剂及其工艺
近年来，国内外大量转向冷封孔工艺，对于提高封孔质量、降低能耗和改善操作条件意义很大。80年代，我国引进了约80条氧化生产线，其中1/4是冷封孔，当时担心我国不能生产冷封孔剂而引进热封孔工艺者也不少。现在，由于冷封孔剂国产化和批量生产的成功，国内基本上替代了进口添加剂而成功应用于工业生产中，冷封孔工艺也在不断扩大应用之中。
冷封孔剂中的主成分是Ni2+和F-。研究表明，封孔质量和阳极氧化膜中吸收的Ni2+含量有关。诚然，膜中Ni2+的吸收量是与槽液成分，尤其与F-含量有关，还与工艺参数（如pH值、温度和时间等）有关。为了延长槽液寿命，还需要一定的阴离子和阳离子搭配。另外，至少还含有表面活性物质和pH调节剂等。
封孔质量的技术指标明确，检测方法齐全。我国生产的冷封孔添加剂可以全部通过国际标准四项检测要求，以北京有色金属研究总院研制的BY-02为例，不仅可以通过磷铬酸、乙酸钠和亚硫酸钠的腐蚀失重检测，也可以通过在线的无损检测导纳和染斑试验，最长使用寿命已达二年。为了确保封孔质量的稳定，需要不断补充F-，这比我国在80年代中期从意大利进口的冷封孔添加剂FOX33和法国进口的FKS33前进了一大步。据说，80年代后期进口的某些冷封孔剂也提出补充F-的问题。
冷封孔添加剂不像着色添加剂那样，国产价格大幅度低于进口价，也许出于我国镍盐价格高于国际市场，因此，封孔添加剂价格大概只是进口的70%～80%．没有明显的价格优势。我国从意大利和法国引进的生产线的冷封孔添加剂现已基本国产化，少数继续进口 泰华施公司的药品和从台湾进口的药品，估计还占20%。
鉴于我国阳极氧化膜性能检测的国家标准不全，型材阳极氧化产品曾经只有膜厚的指标，决定产品的耐蚀性、耐光性（耐候性）和外观封孔质量的国家标准尚未颁布，因此，封孔质量在我国一度相当忽视，80年代后期情况有了明显好转。
近年来，国外已有常温氧化添加剂问世。众所周知，阳极氧化要在20±2℃下进行，冷冻机的能（电）耗使成本大幅度提高，最近，国外推出常温阳极氧化工艺，如意大利Itatecno公司的WM80工艺，可在30℃下阳极氧化，得到的铝阳极氧化膜孔隙度和膜的硬度与20℃不加添加剂相同。这个过程的特点是氧化膜溶解低，节省阳极氧化的电能消耗。硫酸消耗低。这种称为WM80的常温阳极氧化工艺在80年代中期意大利兴起，我国尚未采用，国外也未广泛采用。
3 质量控制和国家标准的建立与完善
反映铝阳极氧化膜性能及其检测的国际标准有23个，分10项性能及总规范和术语。10项性能为：(1)厚度；(2)耐蚀性；(3)耐磨性；(4)耐光性；(5)颜色和色差；(6)封孔质量;(7)光反射性；(8)绝缘性；(9)抗破裂性；(10)连续性。我国在1990年以前已颁布的
有关国家标准13个，尚有3个即将颁布实行。中国有色金属工业总公司在1986年曾提出以上述前6项性能作为建筑铝型材的阳极氧化膜的必测性能。这6项性能包括16个标准，我国已颁布的相应标准为9个，即将颁布的有3个，都是在80年代起草颁布的。表1为国际标准及相应的国家标准号。尽管我国国家标准尚未全部颁布，但除了颜色和色差由于ISO标准还是一个技术报告(TR)，因而国内也未着手制订外，其余国标正在制订有待颁布。在国标尚未颁布以前，各厂都按ISO标准执行，有些工厂（如天津铝合金厂）具备建筑铝型材阳极氧化膜6项性能检测的全套仪器设备井掌握了测试方法。北京有色金属研究总院和华北铝加工厂也各有一套检测设备。为了满足国内厂矿在尚无完整的国标的情况下做好质量控制，中国有色金属工业总公司标准计量所出版了铝阳极氧化技术标准汇编，比较完整全面地收录了国外铝阳极氧化技术标准和我国已颁布的国标52件，其中ISO国际标准28件，中国国家标准10件，其它先进工业国家标准14件。这是一本很有实际使用价值的资料，将对广大工厂的质量管理和促进我国国家标准迅速全面制订和颁布起到作用。
表l铝阳极氧化膜的国际标准及相应的国家标准号
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性能 方法 ISO号 GB号及颁布年份
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铝阳极氧化膜总规范 7599- 83 8013-87
铝及铝合金阳极氧化—术语 7583-86 11109-89
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膜厚 重量法 2106-82 8015.1-87
分光束法 2128-76 8005.2-87
显微截面法 1463-82 6462-86
涡流法 2366-82 4957-85
封孔质量 酸浸法 2932-81 T14952.2-94
磷铬酸法 3216-83 T14952.1-94
导纳法 2931-75 11110-89
染斑法 2143-81 8753-88
耐蚀性 NSS法 3768-76 10125-88
ASS法 3769-76
CASS法 3770-76 T.12967.3-91
耐磨性 磨擦轮法 8251-87 T.12967.2-91
喷砂法 8252-87 T.12967.1-91
耐光性 人造光法 2135-76
紫外光法 6581-80 T.12967.4-91
色差和颜色 目视法 8125-TR-84 T.14952.3-94
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高质量铝阳极氧化膜每一项性能指标固然取决于阳极氧化全工艺的每一个工序，比如影响封孔质量也可能是由于阳极氧化等引起，因此，必须对全生产线进行严格的工艺管理。而且还与模具、铸锭、挤压、甚至搬运、包装和贮藏有密切关系。北京有色金属研究总院编译的“铝及铝合金挤压型材缺陷及其对策”中收集了37种缺陷其中5种是氧化处理工艺中产生的，但究其起因表面处理仅2个，铸造为3个，挤压为2个（一个缺陷形式可能有2个起因）。因此，实行全面而严格的质量管理是产生优质而稳定的阳极氧化膜的基础，我国80年代工业实践已经证明了这一点。
4 当前的主要问题和几点建议
我国的铝型材阳极氧化工业的装备、工艺、添加剂的国产化、工业控制制度等虽已达到80年代国际先进水平，平均水平也可达到或超过70年代国际水平。但铝型材阳极氧化着色的质量仍达不到目前国际水平，甚至还有相当的距离。1990年中国有色金属工业总公司抽检24家工厂的封孔质量，发现1/4不合格，实际上封孔质量远比1/4不合格严重得多。《南方日报》披露，广东市场上的铝型材阳极氧化膜，曾抽查3/4不合格。笔者根据几年来的统计，我国热封孔工艺合格者不多，冷封孔由于种种原因并不能保持长年合格，因此，市场抽查不合格率达70%～80%还是可能的。我国的型材厂工艺水平和技术管理水平相差很大，某些小厂水平很差仍是客观存在，某些引进厂达不到引进时水平也不罕见。国产型材表面质量普遍不及进口，表面划痕和缺陷或色差大和色调不均也比较普遍。一言而蔽之，与国外产品质量有差距，市场商品的平均质量差距更大。问题出于何处？我国已花了大量外汇，从许多国家众多公司引进80条左右生产线，其中大部分具有新颖设备，较先进的工艺和技术。我国的消化吸收和国产化也取得明显成就，按理应该博采众长，融为一体，在高起点上迎头赶上国际先进水平，创造和形成具有中国特色的铝型材阳极化工业和技术。这是一个值得全面深入探讨的问题，解决好这一问题，可以从根本上全面提高我国铝材阳极氧化产品的质量。笔者根据80年代后5年我国工业实践提出一些不成熟的看法，目的在于抛砖引玉，祈望讨论指正。
4.1 工艺和技术水平不平衡
我国铝型材阳极氧化生产线以引进线为主体，80年代末的生产能力已逾20万吨/年，设备、工艺和技术水平均高于我国自建生产线，完全有能力生产出高质量的阳极氧化型材。但在引进的生产线中，工艺、设备和控制水平添加剂质量高低都有差别。总体来说，引进生产线中欧洲的较为先进，港台的则较差。有一些自建小厂或引进的个别生产线比较落后，管理也较混乱。这种水平不一状态并未在相互学习中取长补短。因此，产品质量和生产管理水平一直不平衡，个别甚至相差悬殊。
4.2全面综合考察质量的意识不强
铝型材阳极氧化质量不仅和阳极氧化各工序的外因有关，还与铝型材的内因有关。这些内因与铸锭质量、挤压工艺、时效制度乃至于模具好坏关系极大。当氧化膜封孔质量不合格时，除了考察封孔工序外，必须首先考察氧化膜的形成条件。当电解着色不均或色调不佳时，除了电解着色工序外，还与氧化膜的均匀性、型材中的杂质含量与分布、时效制度等因素有关。如白条可能与模具有关，黑斑又与挤压后型材的冷却速度有关等等。因此，在考察一个工序（如封孔）质量时，必须全面综合考察分析，不能就事论事。
4.3工艺控制不严
表面处理各工序，如阳极氧化、着色和封孔以及预处理和水洗，都有明确的工艺要求，但不少工厂难于达到。如热封孔对水质要求较高，不少工厂的去离子水中硅含量普遍超标，导致封孔不合格。冷封孔槽液的pH值、Ni2+含量和F-含量是决定封孔质量的首要因素，冷封孔质量不良常与这些因素控制不当有关。电解着色时一般要求pH值在1左右，根据添加剂的不同又对SnSO4含量范围作出规定，如操作范围超出规定值，容易造成控制色差和色调困难。
4.4 添加剂或化学试剂质量不够稳定
我国铝型材阳极氧化生产使用多种添加剂，且添加剂又由多种化学试剂复配而成。添加剂生产厂不下七、八家，电解着色配方不下十来种，添加剂质量波动并不罕见。其原因有三：一是添加剂中虽有国标或部标可循的化学药品，但由于生产厂不同或生产流程不同，在复配成添加剂时，性能往往会有差异。二是添加剂的某些成分，尤其是有机化合物，不少是添加剂生产厂自行合成的，常因合成工艺的参数控制或原材料来源和品位而造成较大差别。三是电解着色添加剂和冷封孔添加剂等与电镀添加剂一样，成分复杂很难进行成分分析。因此，只能从化工原料和合成工艺控制上严格把关，才能保证添加剂质量。
4.5铝型材氧化膜质量检测方法和仪器不全
有色金属工业总公司科技局曾根据有关专家建议，建筑铝型材的阳极氧化膜应按6项指标检测：(1)膜厚；(2)封孔质量;(3)耐蚀性;(4)耐磨性；(5)耐光性（又称耐候性）；(6)外观色差。相应的国际标准(ISO)有16个方法标准。而我国已颁布的相对应的国家标准(GB)只有12个，这也影响了铝型材阳极氧化膜质量的严格控制和提高。在已经建立的国标中，检测的仪器和设备也有不完善之处，如导纳法评定封孔质量，我国虽已以GB11110-89颁布，但国产的导纳仪质量故障较多，严重影响导纳法评定封孔质量的可信度。在尚未颁布的阳极氧化膜检测准中，仪器国产化程度更低。
4.6槽液分析、管理和控制不完善
槽液控制精确性是阳极氧化质量的关键，影响槽液控制主要取决于分析内容完善、方法正确、操作准确、仪器精度等因素。冷封孔槽液需要测定pH值、[F-]含量和[Ni2+]含量。我国各工厂中比较普遍发现pH计测最不准（仪器稳定性、玻璃电极和仪器标定），离子计由于F-选择电极而测量不准，如系统误差，应注意逐项加以修正．这在使用F选择电极时较为常见。由于槽液中成分较复杂，离子和化合物相互干扰，槽液中的成分分析必须时时考虑其可靠性。
4.7技术管理人员专业理论水平不高
我国铝型材阳极氧化生产是80年代中期由于大量引进而蓬勃发展的，当时技术准备不够，不少工厂难以吃透和消化引进的技术。通过一段时间的工业实践，这种情况已有明显改善，技术水平有了不少提高。但当前我国大部分技术人员是改行的，专业理论基础与国外同行相比仍有不小差距。处理和解决生产技术和质量事故的应变能力不强，似与专业理论水平的素质有关。
鉴于上述问题，应该从加强技术交流，提高管理水平、强化专业培训、稳定添加剂质量、制订和完善国家检测标准、健全工艺措施等方面着手，制定出切实可行的规划，迅速提高我国的技术工艺水平和产品质量，赶上国际先进水平。
